TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ = = = = = = BÀI TẬP LỚN ĐỒ GÁ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ ĐỒ GÁ KHOAN, TARO 2 LỖ REN 2×M3 Giáo viên hướng dẫn ThS Phạm Thị Thiều Thoa Sinh viên thực hiện Trần Hữu.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ = = = = = = BÀI TẬP LỚN ĐỒ GÁ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐỒ GÁ KHOAN, TARO LỖ REN 2×M3 Giáo viên hướng dẫn : ThS Phạm Thị Thiều Thoa Sinh viên thực : Trần Hữu Chương Mã sinh viên : 2019606950 Lớp : Ck7-K14 Hà Nội – 2022 BỘ CƠNG THƯƠNG Cộng hồ xã hội chủ nghĩa Việt Nam TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc BÀI TẬP LỚN Học phần Đồ gá (ME6020) Số: 01 Họ tên: Trần Hữu Chương MSV: 2019606950 Khoá: 14 Khoa: Cơ Khí Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Thị Thiều Thoa Lớp: CK7 Đề bài: Cho sơ đồ gá đặt để khoan, taro 2×M3 chi tiết hình vẽ Biết: Số lần gá đặt: N = 6500 Vật liệu: C45 Máy: 2A55 Dụng cụ cắt: Bước gia cơng Khoan Taro ĐK 1.5 Vật liệu Thép gió Thép gió Đặc tính tiếp xúc (hệ số mịn): = 0.25 Chế độ cắt: Bước gia công Khoan Taro t(mm) S(mm) n(v/ph) 1,25 0,057 0.01 0.5 1180 450 Yêu cầu thực hiện: I Phần thuyết minh: 1) Phân tích u cầu kỹ thuật ngun cơng 2) Phân tích sơ đồ gá đặt ngun cơng (phân tích tối thiểu 02 phương án chọn phương án hợp lý) 3) Tính tốn, thiết kế lựa chọn cấu định vị, cấu kẹp chặt cấu khác đồ gá 4) Tính sai số chế tạo cho phép xác định yêu cầu kỹ thuật đồ gá II Phần vẽ: TT Tên vẽ Khổ giấy Số lượng Bản vẽ lắp đồ gá 2D 3D A0 01 Bản vẽ 3D phân rã đồ gá A0 01 Một số lưu ý: Thuyết minh trình bày theo quy định số 815/QĐ-ĐHCN ban hành ngày 15/08/2019 Bản vẽ trình bày theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 7283; TCVN 0008) Giảng viên hướng dẫn định kỳ sinh viên 01 buổi/ tuần/ tuần theo thời khóa biểu Sinh viên nộp thuyết minh vẽ cho giảng viên hướng dẫn trước ngày thực thi kết thúc học kỳ Thời gian thực hiện: từ ngày 04 /05/2022 đến ngày 01/06/2022 Khoa Cơ khí Giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Anh Tú ThS Phạm Thị Thiều Thoa MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC KÝ TỰ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU 10 Phần I: PHÂN TÍCH U CẦU KỸ THUẬT CỦA NGUN CƠNG VÀ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ 12 1.1 Phân tích yêu cầu kỹ thuật nguyên công khoan, taro lỗ ren M3 12 1.2 Trình tự thiết kế đồ gá 12 Phần II PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ GÁ ĐẶT NGUYÊN CÔNG 14 2.1 Phương án I 14 2.2 Phương án II 16 Phần III TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN CÁC CƠ CẤU CỦA ĐỒ GÁ 18 3.1 Lựa chọn cấu định vị 18 3.1.1 Hai phiến tì đồng phẳng hạn chế bậc tự 18 3.1.2 Chốt trụ ngắn hạn chế bậc tự 18 3.2.3 Chốt trám hạn chế bậc tự 19 3.2 Tính tốn lựa chọn cấu kẹp chặt 20 3.2.1 Sơ đồ phân tích lực 20 3.2.2 Tính lực kẹp 21 3.2.2.1 Đặc tính máy khoan cần 2H53 21 3.2.2.2 Tính Lực gia cơng lực kẹp W 24 3.2.3 Lựa chọn xác định cấu kẹp 25 3.3 Xác định cấu khác đồ gá 26 3 Phiến dẫn – bạc dẫn hướng 26 3 Đế đồ gá: 27 3.3.3 Chốt tì phụ 27 3.3.4 Thân đồ gá 28 Phần IV TÍNH TOÁN SAI SỐ CHẾ TẠO CHO PHÉP VÀ ĐỀ RA CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA ĐỒ GÁ 29 4.1 Tính sai số chế tạo cho phép 29 4.2 Yêu cầu kỹ thuật đồ gá 29 4.1.2.Yêu cầu kĩ thuật: 29 4.1.3.Tính kĩ thuật: 29 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 Hình DANH MỤC HÌNH VẼ Tên hình Trang 1.1 Chi tiết bàn xe dao 12 2.1 Sơ đồ gá đặt theo phương án I 14 2.2 Sơ đồ gá đặt theo phương án II 16 3.1 Phiến tì 18 3.2 Chốt trụ ngắn 19 3.3 Chốt trám 19 3.4 Phân tích lực tác dụng lên chi tiết 20 3.5 Cơ cấu kẹp chặt ren vít –mỏ kẹp 25 3.6 Bạc dẫn hướng thay nhanh 27 3.7 Đế đồ gá 27 3.8 Chốt tì phụ 28 3.9 Thân đồ gá 28 Bảng DANH MỤC BẢNG BIỂU Tên bảng Trang 3.1 Thông số kích thước phiến tì 18 3.2 Thơng số kích thước chốt trụ ngắn 18 3.3 Thơng số kích thước chốt trám 19 3.4 Thông số máy khoan cần 2H53 21 3.5 Trị số Cv hệ số mũ 22 3.6 3.7 Trị số CM hệ số mũ Trị số Cp hệ số mũ 23 23 Viết tắt DANH MỤC KÝ TỰ VIẾT TẮT Ý nghĩa Đơn vị V Vận tốc cắt m/phút Po Lực cắt N W Lực kẹp N Wct Lực kẹp cần thiết N Q Lực tạo bulong N εct Sai số chế tạo mm 17 * Phân tích định vị: Theo nguyên tắc định vị chi tiết hạn chế bậc tự do: Định vị lỗ R3 hạn chế bậc tự (Sử dụng chốt trụ ngắn chốt trụ trám): - Chống tịnh tiến theo Ox - Chống quay theo Oy - Chống tịnh tiến theo Oz Định vị mặt A hạn chế bậc tự (Sử dụng phiến tỳ): - Chống tịnh tiến theo Oy - Chống quay theo Oz - Chống quay theo Ox * Phân tích kẹp chặt: Để đảm bảo độ cứng vững cho chi tiết gia công ta chọn lực kẹp chặt sau: - Phương lực kẹp hướng theo trục Oy - Chiều lực kẹp hướng vào bề mặt chi tiết hình * Ưu điểm: - Đảm bảo định vị tối đa bậc tự cho nguyên công - Dễ lắp đặt định vị, tháo dỡ chi tiết sau gia công * Nhược điểm: - Chi tiết gia công chưa đảm bảo độ cứng vững theo chiều Oz lực cắt lớn * Kết luận: Chọn phương án gá đặt chi tiết phương án đặt chi tiết phương án gia công số thiết kế đồ gá đơn giản, đảm bảo độ xác gia cơng tốt phương án 1do sử dụng bề mặt định vị chuẩn tinh Để đảm bảo chi tiết không bị trượt xuống ta đùng chốt tỳ phụ lên mặt B chi tiết để đảm bảo độ cứng vững gia công 18 Phần III TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN CÁC CƠ CẤU CỦA ĐỒ GÁ 3.1 Lựa chọn cấu định vị 3.1.1 Hai phiến tì đồng phẳng hạn chế bậc tự Tra bảng 8-3 ta lựa chọn phiến tì có thơng số sau: Kiểu B L H l l1 d d1 h h1 c Phiến tì Phẳng 14 40 12 10 20 5,5 10 0,6 Bảng 3.1 Thơng số kích thướcphiến tì Hình 3.1 phiến tì 3.1.2 Chốt trụ ngắn hạn chế bậc tự Tra bảng 8-9 ta lựa chọn thống số chốt trụ ngắn sau: D t d D1 L h h1 c B C1 6 10 21 2 D-0,5 0,4 Bảng 3.2 thơng số kích thước chốt trụ ngắn Số lỗ 19 Hình 3.2 Chốt trụ ngắn 3.2.3 Chốt trám hạn chế bậc tự Tra bảng 8-9 ta lựa chọn kích thước chốt trám sau: D t d D1 L h h1 c b b1 B C1 6 10 21 2 1,6 D-0,5 0,4 Bảng 3.3 bảng thơng số kích thước chốt trám Hình 3.3 Chốt trám 20 3.2 Tính tốn lựa chọn cấu kẹp chặt 3.2.1 Sơ đồ phân tích lực Hình 3.4 phân tích lực tác dụng lên chi tiết Trong gia cơng, lực tác dụng q trình khoan lớn nên ta lựa chọn để tính tốn thiết kế đồ gá 21 Các lực tác dụng lên đồ gá: - Lực chiều trục F z mũi khoan tác dụng lên đồ gá, phương song song với trục chính, chiều hình vẽ - Mơ men xoắn dụng cụ cắt gây có chiều ngược với chiều quay trục - Phản lực chốt tì F có chiều ngược với Fz - Phản lực N phiến tì có chiều vng góc hướng vào mặt đáy bàn xe dao - Lực kẹp W có phương vng góc với mặt trên, ngược chiều với phản lực N - Lực ma sát phiến tì có chiều ngược với lực chiều trục P z - Dựa vào phần mềm solidworks ta tính trọng lượng chi tiết - Q = 1,53 kg Trọng tâm chi tiết cách mặt phiến tì 8mm Kết luận: + Dựa vào sơ đồ lực ta thấy lực tác dụng lên chi tiết lớn có phương song song với trục chính, lực kẹp khơng đủ làm chi tiết bị lật quanh điểm A điểm thấp phiến tì + Mơ men lực cắt gây làm lật chi tiết điểm B hình vẽ 3.2.2 Tính lực kẹp 3.2.2.1 Đặc tính máy khoan cần 2H53 Ta chọn máy gia công máy khoan cần 2H53 (bảng 9-22 [2]) Đường kính lớn khoan 35mm Khoảng cách từ trục tới trụ: Khoảng cách từ mút trục tới bệ máy Kích thước bề mặt làm việc bệ máy Hành trình thẳng đứng trục 1250mm Số cấp tốc độ trục 12 cấp Phạm vi bước tiến 0,006 – 1,22 mm/vòng Phạm vi tốc độ trục 25 – 2500 1400mm 750x1230 300mm 22 Cơng suất động trục 2,8 Kw Khối lượng máy 2900 kg Bảng 3.4 Thông số máy khoan cần 2H53 - Vật liệu chio tiết gia công : C45 + Độ bền đứt 𝜎𝑏 = 610 𝑀𝑝𝑎 + Độ bền đứt 𝜎𝑐 = 360 𝑀𝑝𝑎 + Độ cứng 23 HRC - Dụng cụ cắt : + mũi khoan ∅2.5 Tra bảng – 40 [2] chọn chiều dài mũi khoan L = 61 (mm) ; chiều dài phần làm việc l = 35 (mm) + Vật liệu mũi khoan thép gió P18 + Mũi taro M3x0.5 * Chọn chế độ cắt - Chiều sâu cắt t = 0,5.D = 0,5.2,5 = 1,25 mm - Lượng chạy dao: tra bảng 5-25 [2] ta có S= 0,08 ÷ 0,1 (mm/vịng) Chọn S=0,1 mm/vòng - Tốc độ cắt khoan: v= Cv Dq Tm Sy kv + Trong hệ số Cv hệ số mũ cho bảng 5-28 [2], ta có Cv q 0.4 m 0.2 y 0.7 Bảng 3.5 trị số Cv hệ số mũ + Tra bảng 5-30[2]: T=15 + Hệ số điều chỉnh chung : k v = k MV × k uv × k lv Trong : kMV – hệ số phụ thuộc vật liệu gia công Tra bảng 5-1ữ5-4 [2] ta cú: = ì ( 750 𝑛 ) 𝑣 𝜎𝛽 Trong kn=1;σb=610;nv= -0,9 23 kMV= × ( 750 −0,9 ) 610 =0,83 kuv – hệ số phụ thuộc vật liệu dụng cụ cắt Tra bảng 5-6[2] ta có kuv = klv – hệ số phụ thuộc chiều sâu khoan Tra bảng 5-31[2] ta có klv = 0.85 k v = 0,83 × × 0,85 = 0,706 × 2.50.4 v= × 0,706 = 20,79 150.2 × 0.10.7 Số vòng quay trục cắt khoan: n= v×1000 π×D = 21×1000 π×2,5 = 2647 vịng/phút Chọn n= 2500 vịng/phút Tốc độ trục thực tế: v= n × π × D 2500 × π × 2,5 = = 19,63 1000 1000 * Lượng chạy dao taro: S = 0,5 mm/vòng - Số vịng quay trục taro n = 450 vịng/phút - Lượng tiến dao: mm/vịng * Mơmen xoắn Mx (N.m) lực chiều trục P0 (N) + Mx =10 × 𝐶M × 𝐷q × 𝑆y × 𝑘p Với trị số CM số mũ cho bảng 5-32[2] CM 0,0345 Q y 0,8 Bảng 3.6 trị số CM hệ số mũ Hệ số tính đến yếu tố gia cơng thực tế kp = kMP = 0.81 (Tra bảng 5-9 [2]) → Mx =10 × 0,0345 × 2,52 × 0,10,8 × 0,81 = 0,28 (N.m) * P0 =10 × 𝐶p × 𝐷q × 𝑆y × 𝑘p Với trị số Cp số mũ cho bảng 5-32[2] Cp 68 q y 0,7 Bảng 3.7 Trị số Cp hệ số mũ → P0 =10 × 68 × 2,51 × 0,10.7 × 0,81 = 274,75 (N) 24 3.2.2.2 Tính Lực gia cơng lực kẹp W Dựa vào phân tích lực ta thấy lực tác dụng lên chi tiết bao gồm: - Lực chiều trục: P0 - Lực kẹp: W - Các phản lực phiến tì : F1,F2 - Các phản lực phiến tì: N1 = N2 (coi lực phân bố phiến tì) - Lực ma sát Fms1 sinh bề mặt phiến tì tiếp xúc với bề mặt chi tiết gia công - Lực ma sát Fms2 sinh điểm kẹp - Lực chiều trục khoan: P0 - Moooomen xoắn khoan: Mx Trọng lực tác dụng lên chi tiết lực chiều trục khoan thành phần lực lớn tác dụng lên chi tiết Lực kẹp để chi tiết chống xoay quanh trục OZ gây lật điểm A W.37 – Mx = W.37 – 280= W= 7,58 N Lực kẹp chi tiết để chống trượt theo trục Oz 2.fms1+fms2= P0+ Q.10 Trong đó: + fms1= f1.W; với f1=0,2 + fms2= f2.W với f2= (0,2÷0,4) chọn f2=0,3 + P0: lực chiều trục + Q: khối lượng chi tiết 2f1.W+ f2.W= P0+ Q.10 2.0,2.W+ 0,3.W= 274,75+ 1.53.10 W= 414,36 N Vậy lực kẹp lớn chọn theo trường hợp trượt theo trục Oz Lực kẹp cần thiết xác định công thức: Wct = W k 25 Với k hệ số an toàn cắt gọt: 𝑘 = 𝑘0 𝑘1 𝑘2 𝑘3 𝑘4 𝑘5 𝑘6 • 𝑘0: hệ số an toàn trường hợp: 𝑘0 = 1,5 • k1: hệ số tính cho trường hợp tăng lực cắt độ bóng tăng: 𝑘1 = • 𝑘2: hệ số tăng lực cắt mòn dao 𝑘2 = • 𝑘3: hệ số tăng lực gia cơng 𝑘3 = 1,2 • 𝑘4: hệ số phụ thuộc vào sai số cấu kẹp chặt; 𝑘4 = 1,3 • 𝑘5: hệ số an tồn tính đến mức độ thuận lợi cấu kẹp tay: k5= • 𝑘6: hệ số tính đến momen làm quay chi tiết định vị phiến tỳ: 𝑘6= 1,5 k = 1,5.1.1.1,2.1,3.1.1,5= 3,51 Lực kẹp cần thiết: Wct = W k = 3,51 414,36= 1454,40 N 3.2.3 Lựa chọn xác định cấu kẹp Lựa chọn cấu ren vít- mỏ kẹp Hình 3.5 Cơ cấu kẹp chặt ren vít – mỏ kẹp Lực tác dụng lên cần cấu xác định công thức: 𝑄 × 𝐿1 × η = 𝑊𝑐𝑡 × (𝐿1 + 𝐿2 ) Trong đó: 𝑄 – lực bulong tạo 𝑊ct – lực kẹp chặt cần thiết η = 0,8 – hệ số giảm lực kẹp 26 Thông thường L1=L2 𝑄= 𝑊𝑐𝑡 ×2 1×0,8 = 1454,4×2 1×0,8 = 3636 𝑁 Đường kính ngồi danh nghĩa ren vít xác định theo độ bền kéo bulong: 𝑄 𝑑≥√ 0,5×[𝜎] 𝑘 Trong đó: Q: lực kẹp bulong tạo N []k : độ bền kéo vật liệu làm ren vít;[]k=80 MPa 𝑑≥√ 𝑄 0,5×[𝜎]𝑘 =√ 3636 0,5×80 = 9,53 mm Vậy chọn ren vít M10 Cơ cấu kẹp chặt phải thoả mãn yêu cầu : kẹp phải giữ vị trí phơi lực kẹp tạo phải đủ ,không làm biến dạng phôi , kết cấu nhỏ gọn ,thao tácthuận lợi an toàn Kẹp chặt: Dùng cấu kẹp chặt ren vit, kẹp chặt mối ghép ren, lực kẹp hướng từ xuống - Sử dụng cấu kẹp ren vít đầu bắt bu lơng đế đồ gá, đầu cịn lại bắt bu lơng phía trên, kẹp chặt vặn bu lơng phía chi tiết kẹp chặt - Lựa chọn cấu truyền lực đòn kẹp 3.3 Xác định cấu khác đồ gá 3.3.1 Phiến dẫn – bạc dẫn hướng Đây đồ gá đặc trưng cho phương pháp khoan-khoét-doa Nó giúp tăng suất gia công, tăng độ cứng vững cho mũi khoan Để thuận tiện cho việc gia cơng, gá đặt chi tiết nguyên công này, ta lựa chọn bạc dẫn hướng thay nhanh Vật liệu phiến dẫn: GX15-32 Vật liệu bạc dẫn hướng: CD100A 27 Hình 3.6 Bạc dẫn hướng thay nhanh 3.3.2 Đế đồ gá: Với số lần gá đặt 6500 chi tiết/năm gia công chi tiết hàng loạt lớn Vì ta phải lựa chọn thân đồ gá có độ cứng vững cao Thân đồ gá nên chọn đồ gá dạng đúc Vật liệu: GX15-32 Hình 3.7 đế đồ gá 3.3.3 Chốt tì phụ Bàn xe dao dọc chi tiết có khối lượng lớn, gia công cần đảm bảo độ cứng vững cao nên sử dụng chốt tì phụ để nâng cao độ cứng vững cho chi tiết Vật liệu: thép C45 28 Hình 3.8 chốt tì phụ 3.3.4 Thân đồ gá Vật liệu: GX15-32 Hình 3.9 Thân đồ gá 29 Phần IV TÍNH TOÁN SAI SỐ CHẾ TẠO CHO PHÉP VÀ ĐỀ RA CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA ĐỒ GÁ 4.1 Tính sai số chế tạo cho phép Sai số chế tạo đồ gá tính cơng thức Trong ta có: 3 + Sai số gá t: = ( ữ ) ì (Trong ú 𝛿 dung sai kích thước ngun cơng: 𝛿 = 0,02 𝜀𝑔đ = ( ÷ ) 150 100 Chọn 𝜀𝑔đ = 100 + Sai số chuẩn 𝜀𝑐 = trùng với gốc kích thước + Sai số mịn: 𝜀𝑚 = 𝛽 × √𝑁 Trong đó: hệ số phụ thuộc vào kết cấu định vị phiến tì β= 0,25 N: số chi tiết đồ gá chọn N= 6500 (chi tiết/năm) 𝜀𝑚 = 0,25 × √6500 = 20(𝜇𝑚) =0,020mm + Sai số kẹp chặt: 𝜀𝑘 = 𝐶 × √𝑊𝑐𝑡 Trong đó: hệ số phụ thuộc C vào vật liệu gia công Với C= 0,3 𝜀𝑘𝑐 = 0,3 × √1454,4 = 11,4𝜇𝑚 = 0,011𝑚𝑚 + Sai số điều chỉnh: 𝜀𝑑𝑐 = 0,005 mm Vậy sai số đồ gá [𝜀𝑑𝑔 ] = √[( ) ] − [0 + 0,0112 + 0,0202 + 0,0052 ] = 0,019𝑚𝑚 100 4.2 Yêu cầu kỹ thuật đồ gá 4.1.2.Yêu cầu kĩ thuật: - Độ không song song sai lệch kích thước khoảng cách lỗ bạc dẫn < 0,019 mm - Độ không song song mặt phiến tì < 0,019 mm 4.1.3.Tính kĩ thuật: 30 - Chi tiết có khối lượng lớn nên đồ gá cần chịu lực kẹp chặt lớn - Thời gian gá đặt ngắn, dễ dàng - Đồ gá đơn giản, tối đa chi tiết có sẵn, chi tiết chủ yếu lấy theo tiêu chuẩn - Bề mặt chốt địnhvị, phiến tì đạt độ cứng 45 ÷ 45 HRC 31 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Văn Địch; Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy;Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật, Hà nội, 2003 [2] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt; Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1, 2, 3; Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội, 2003 [3] Trần Văn Địch; Đồ gá; Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật, Hà nội, 2006 [4] Khoa khí; Hướng dẫn làm đồ án cơng nghệ chế tạo máy; Trường đại học công nghiệp Hà Nội